RU2036910C1 - Способ получения 2-пиперазинонов - Google Patents

Способ получения 2-пиперазинонов Download PDF

Info

Publication number
RU2036910C1
RU2036910C1 SU904831352A SU4831352A RU2036910C1 RU 2036910 C1 RU2036910 C1 RU 2036910C1 SU 904831352 A SU904831352 A SU 904831352A SU 4831352 A SU4831352 A SU 4831352A RU 2036910 C1 RU2036910 C1 RU 2036910C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piperazinone
cyano
reagent
hydroxymethane
reaction
Prior art date
Application number
SU904831352A
Other languages
English (en)
Inventor
Х.Кристиансен Стивен
Чанг Дейн
А.Вилсон Дэвид
Original Assignee
Дзе Дау Кемикал Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дзе Дау Кемикал Компани filed Critical Дзе Дау Кемикал Компани
Application granted granted Critical
Publication of RU2036910C1 publication Critical patent/RU2036910C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D241/00Heterocyclic compounds containing 1,4-diazine or hydrogenated 1,4-diazine rings
    • C07D241/02Heterocyclic compounds containing 1,4-diazine or hydrogenated 1,4-diazine rings not condensed with other rings
    • C07D241/06Heterocyclic compounds containing 1,4-diazine or hydrogenated 1,4-diazine rings not condensed with other rings having one or two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D241/08Heterocyclic compounds containing 1,4-diazine or hydrogenated 1,4-diazine rings not condensed with other rings having one or two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with oxygen atoms directly attached to ring carbon atoms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Hydrogenated Pyridines (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

Использование: в качестве абсорбентов SO2. Сущность изобретения: продукт - производные 2-пиперазинов ф-лы 1, где R1-R4, R7 и R8 - Н и R5 и R6 - различные, атом водорода или гидрокси C1-C6 - алкил. Реагент 1: 1-циано-1-гидроксиметан. Реагент 2: этилендиамин или его производное ф-лы II, где R1-R4, R5 и R6 указано выше. Условия процесса, в водной среде при 50 - 100°С при молярном избытке 1-циано-1-гидроксиметана с последующей продувкой целевого продукта инертным газом. Молярное соотношение реагента 1 к реагенту 2, предпочтительно составляет (1,2 - 1,5): 1. В качестве инертного газа используют азот или воздух и процесс проводят при pH 5 - 10 при начальной стадии. Структура соединений ф-л 1 и 2:
Figure 00000001

Description

Изобретение относится к получению 2-пиперазинонов.
Пиперазиноны являются полезными соединениями и хорошими абсорбентами для удаления SO2 из потоков газов. Пиперазиноны и замещенные пиперазиноны известны и они могут быть приготовлены несколькими методами. N-алкил- и N,N'-диалкилпиперазиноны были приготовлены реакцией N-замещенных алкилендиаминов с 2-оксоальдегидом, что открыто в патенте США 4767860 (1), и N-замещенные гидроксиалкилпиперазиноны были приготовлены реакцией соответствующих пиперазинонов или определенных замещенных пиперазинонов с алкилен оксидами или с аналогами хлоргидрина. Эта реакция описана в патенте США 2633467 (2) и в Chemie Iherapentigue май-июнь, 1969, N 3, стр. 167-173 (3). Вышедший в последние годы патент США 4,814, 443 (4) раскрывает метод приготовления таких гидроксиалкилзамещенных соединений реакцией α, β-дикетона, а именно глиоксаля, или алкилзамещенного производного глиоксаля, с N-гидроксиалкилалкилендиамином.
В более раннем процессе, описанном в патенте США 2649450 (5) N,N'-диалкилэтилендиамин реагирует с карбонильным соединением и НСN с образованием 1,4-диалкил-2-пиперазинона. В другом процессе, описанном в том же патенте, амин взаимодействует с кетонцианогидрином. В патенте США 2700668 (6), описывается процесс создания 2-пиперазинона, в котором взаимодействуют этилендиамин и гликолонитрил.
Желательно было бы улучшить такого типа процессы сделать их менее сложными и получить хорошие выходы продукта подходящей чистоты для использования в качестве абсорбентов SO2.
Процесс создания пиперазинонов, которые были бы полезны как соединения, абсорбирующие двуокись серы, включает 2-пиперазинон и его замещенные производные. Процесс состоит в реакции 1-циано-1-гидроксиалкана с этилендиамином или его замещенными производными в водном растворе. Циановое соединение применяется в количестве, равном по меньшей мере молярному эквиваленту по отношению к диамину. К процессу предъявляется два требования: (1) использование эквимолярного или избыточного количества цианового соединения и (2) барботирование продукта инертным газом. Каждый из этих этапов является необходимым для получения продукта, который был бы эффективным в качестве абсорбента SO2.
Изобретение представляет собой процесс получения 2-пиперазинона и его замещенных производных, которые были бы применимы в качестве абсорбентов SO2. Он обладает преимуществами по сравнению с ранее известными процессами такого типа. Реакция, которая приводится в водном растворе, дает хороший выход продукта, который после барботирования является полезным без дальнейшего удорожания и затрат времени на операции очистки.
1-Циано-1-гидроксиалканы, например, 1-циано-1-гидроксиметан (гликолонитрил GH) и этилендиамин или его алкил- или гидроксиалкильные замещенные производные, например аминоэтилэтаноламин, реагируют друг с другом в эквимолекулярных количествах в водном растворе. Желательно использовать циановые соединения в небольшом избытке, так как избыток диамина в продукте нежелателен при его использовании в качестве абсорбента SO2. Кроме того, продукт 2-пиперазинон должен быть пробарботирован (продут) инертным газом, например азотом или воздухом, перед его использованием в качестве абсорбента. Инертным газом предполагается любой газ, который является инертным в условиях использования.
Таким образом, при приготовлении таких продуктов-абсорбентов SO2, должны быть соблюдены два критерия (1) цианистое соединение должно быть использовано в количестве, равном по меньшей мере молярному эквиваленту и (2) продукт реакции должен быть пробарботирован инертным газом.
Известно, что реакция циановых соединений с этилендиаминовыми соединениями протекает по следующей схеме
Figure 00000005
+ R7-
Figure 00000006
C ≡ N __→
Figure 00000007
+ NH3
где R1, R2, R3, R4, R7 и R8 являются независимо водородной или алкильной группой с 1-6 атомами углерода; R5 и R6 являются независимо водородом, алкильной группой с 1-6 углеродными атомами или гидроксиалкильной группой с 1-6 углеродными атомами.
Представленные соединения, которые являются полезными при использовании в качестве абсорбентов двуокиси серы и приготовлены в соответствии с изобретением, являются следующими соединениями 2-пиперазинон, 1,4-диметил-2-пиперазинон, 1,4-диэтил-2-пиперазинон, 1,4-ди(n-бутил)-2-пиперазинон, 4-метил-2-пиперазинон, 1,3,4-триметил-2-пиперазинон, 1-(2-гидрокси- этил)-2-пиперазинон [1-НЕР] 4-(2-гидроксиэтил)-2-пиперазинон [4-НЕР] 4-(2-гидроксиэтил)-1-метил-2-пиперазинон, 4-(2-гидрокси- этил)-3-метил-2-пиперазинон, 4-(2-гидроксиэтил)-5-метил-2-пиперазинон, 1,4-бис(2-гидроксиэтил)-2-пиперазинон, 4-(2-гидро- ксиэтил)-2-пиперазинон, 4-(2-гидроксипропил)-2-пиперазинон, 4-(2-гидроксибутил)-2-пиперазинон и 4-(2-гидроксипропил)- 6-метил-2-пиперазинон. Другие замещенные пиперазиноны могут быть приготовлены реакцией соответствующих замещенных этилендиаминов с 1-циано-1-гидроксиалканами.
Следующие опыты показывают приготовление продуктов, представляющих собой замещенные пиперазиноны, в соответствии с изобретением. Незамещенные пиперазиноны готовятся реакцией этилендиамина с 1-циано-1-гидроксиметаном, например, гликолонитрилом.
Приготовление 4-(2-гидроксиэтил)-2-пиперазинона.
Данное количество аминоэтилэтаноламина (АЕЕА) помещается в реактор, снабженный приспособлением для перемешивания, термометром, средством для нагревания и регулирования температуры и средством для добавления гликонитрильного реагента (GN). АЕЕА растворяется в деионизованной воде с образованием 50-75% -ного водного раствора. Реагент GN может быть добавлен весь одновременно или может добавляться медленно в течение определенного периода времени. Если выбирается первый метод, нагревание до нужной температуры осуществляется после его добавления. Если выбирается последний метод более медленного добавления реагента GN. АЕЕА нагревается до необходимой температуры до добавления GN. После того, как реакция (проведенная любым методом) закончена, раствор барботируют инертным газом, например азотом.
Цианистый реагент обычно используется в виде водного раствора, например гликолонитрил используется в виде раствора концентрации 40-50% Использование цианистых соединений в виде раствора не в воде, а в другом растворителе является нежелательным ни с практической, ни с экономической точки зрения. Диаминовый реагент также используется в виде водного раствора, который в случае АЕЕА может иметь значение 25-75% Целью первоначального разбавления реагентов является регулирование протекания экзотермической реакции. Температуру этой реакции следует поддерживать в интервале 70-100оС, желательно 90-100оС. Реакция проводится при атмосферном давлении. Может быть применено снижение или повышение давления, но это не дает каких-либо преимуществ.
Преимущественным методом проведения реакции является добавление цианистого соединения к диамину в определенном оптимальном интервале температур, оптимальном интервале величины рН и в течение определенного периода времени. Наиболее предпочтительными условиями проведения реакции являются добавление цианистого соединения к диамину при температуре около 100оС, при начальной величине рН около 10 и в течение периода времени не менее, чем один час или более. Когда добавление заканчивается, реакционная смесь нагревается в течение периода времени, достаточного для того, чтобы гарантировать вступление в реакцию в основном, всего количества амина. Это может быть определено посредством газохроматического анализа образца, отбираемого в ходе реакции.
Фактическое время добавления и последующего нагревания реакции определяется по крайней мере частично количеством применяемых реагентов. При более низкой температуре, например 50-80оС, требуется более длительное время добавления и нагревания реакционной смеси.
Следующие примеры представляют изобретение и процесс, который проводился либо по процедуре А, или по процедуре В:
процедура А. Соединяют вместе оба реагента при комнатной температуре и нагревают до нужной температуры реакции, поддерживая ее в течение времени, необходимого для полного протекания реакции, или
процедура В: нагревают диамин до нужной температуры, затем медленно добавляют цианистое соединение в течение времени, необходимого для его реакции с амином.
Используя процедуру А или В, добавляется достаточное количество цианистого соединения, гарантирующее остаточную концентрацию амина в конечном продукте менее, чем 0,1 мас. Процесс контролируется газо-хроматографическим методом и реакция прекращается, когда нехарактерные промежуточные пики исчезают и концентрация НЕР достигает максимума.
Примеры 1 и 2 (показанные в табл. 1) проводились в соответствии с процедурами А и В соответственно.
В двух других экспериментах, проведенных в соответствии с процедурой А, первоначальная величина рН реакционного раствора была снабжена добавлением Н2SO4 до рН 7,1 и 5,2 соответственно.
Результаты показывают, что выход в каждом эксперименте был в основном эквивалентен упомянутому, хотя отношение 4-НЕР к 1-НЕР было немного меньше при более низком значении рН.
Однако медленное добавление цианистого соединения к диамину дает лучший выход пиперазинонового продукта. Надо полагать, что более низкий выход в примере 1 обусловлен гидролизом и/или полимеризацией цианистого соединения. Из-за более низкой скорости добавления в процедуре В цианистое соединение способно быстрее прореагировать с диамином, чем подвергнуться гидролизу и/или полимеризации.
Были проведены следующие эксперименты, демонстрирующие влияние остаточного амина (пример 3) и барботирования (пример 4) на регенерационную способность пиперазинонового продукта, то есть способность удалять и улавливать SO2 из абсорбируемого растворителя. Остаточный амин присутствует в том случае, когда вместо использования эквимолярных количеств реагентов амин используется в молярном избытке или имеется избыток цианистого соединения, как это требуется в данном изобретении.
П р и м е р 3. Регенерационная способность абсорбента SO2 (остаточный аминный эффект).
Были приготовлены водные растворы 4-(2-гидроксиэтил)-2-пиперазинона, содержащие различные количества аминоэтилэтаноламина. При комнатной температуре (23оС) азот газ, содержащий 3% двуокиси серы, пропускался в течение 4 ч через крупнозернистую газовую дисперсионную трубку со скоростью 0,5 SCF Н (стандартные кубические футы в час) в раствор абсорбента известной концентрации. Небольшой образец раствора абсорбента SO2 анализировался на концентрацию ионов SO- 3 и SO- 4 c использованием стандартной ионной хроматографии. Из сочетания концентраций SO- 3 и SO- 4 рассчитывалась мощность (емкость) раствора абсорбента по отношению к SO2. Затем раствор абсорбента переносился в перегонную колбу и нагревался до кипения (около 100оС) при пропускании азота (около 0,5 S C F Н) в течение 4 ч для отгонки газа SO2 из раствора. В процессе отгонки добавлялась вода в таком количестве, чтобы возместить потерю воды при отгонке и сохранить постоянной концентрацию абсорбента в растворе. Раствор вновь анализировался на концентрацию SO3 - и SO4 - и разница между концентрациями в отогнанном и содержащем SO2 растворах используется для расчета регенерационной емкости раствора абсорбента. Табл. 2 показывает влияние остаточного амина на SO2, регенерируемый (улавливаемый) при регенерации.
П р и м е р 4. Регенерационая способность адсорбентов SO2 (Эффект продувки).
Образцы 4а и 4в были приготовлены в соответствии с процедурами А и В соответственно. Каждый из них был продут азотом N2 в течение 4 ч при скорости около 0,5 SCFН. Образец 4с был приготовлен в соответствии с процедурой В, но не подвергался продувке (пропусканию азота).
При комнатной температуре (23оС) газообразный азот, содержащий 3% двуокиси серы, продувался через растворы вышеописанных НЕР посредством крупнозернистой газовой дисперсионной трубки в течение четырех часов при скорости около 0,5 SCFH в раствор абсорбента известной концентрации. Образец раствора абсорбента, обогащенный SO2, анализировался, кипятился и продувался с повторением процедур, описанных в примере 3. Этот раствор вновь анализировался на концентрацию SO3 - и SO4 - и разница между концентрациями в отогнанном и обогащенном SO2 растворах использовалась для расчета регенерационной способности раствора абсорбента. Табл. 3 показывает разницу в регенерационной способности продукта, который был подвергнут продувке по сравнению с аналогичным продуктом, неподвергнутым продувке.

Claims (4)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2-ПИПЕРАЗИНОНОВ общей формулы
Figure 00000008

где R1 R4, R7 и R8 водород;
R5 и R6, различные, водород или гидрокси - С16-алкил,
взаимодействием 1-циано-1-гидроксиметана с этилендиамином или его производным общей формулы
Figure 00000009

где R1 R6 имеют указанные значения,
в водной среде, отличающийся тем, что, с целью получения более чистого продукта, процесс проводят при 50 100oС при молярном избытке 1-циано-1-гидроксиметана с последующей продувкой целевого продукта инертным газом.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс проводят при молярном соотношении 1-циано-1-гидроксиметана и этилендиамина 1,2 1,5 1 соответственно.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс проводят на начальной стадии при рН 5 10.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют азот или воздух.
SU904831352A 1989-10-06 1990-10-05 Способ получения 2-пиперазинонов RU2036910C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/418,292 US4980471A (en) 1989-10-06 1989-10-06 Preparation of piperazinones for use as sulfur dioxide absorbents
US418292 1989-10-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2036910C1 true RU2036910C1 (ru) 1995-06-09

Family

ID=23657506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904831352A RU2036910C1 (ru) 1989-10-06 1990-10-05 Способ получения 2-пиперазинонов

Country Status (12)

Country Link
US (1) US4980471A (ru)
EP (1) EP0421794A3 (ru)
JP (1) JPH03135966A (ru)
CN (1) CN1050870A (ru)
AU (1) AU6385390A (ru)
BR (1) BR9005109A (ru)
CA (1) CA2027107A1 (ru)
NO (1) NO904336L (ru)
RO (1) RO106738B1 (ru)
RU (1) RU2036910C1 (ru)
YU (1) YU187490A (ru)
ZA (1) ZA907987B (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5108723A (en) * 1990-08-16 1992-04-28 The Dow Chemical Company Process for absorption of sulfur compounds from fluids
CA2049244A1 (en) * 1990-08-16 1992-02-17 Steven H. Christiansen Process for absorption of sulfur compounds from fluids using heterocyclic compounds having at least one ring nitrogen atom
US5208363A (en) * 1990-10-15 1993-05-04 The Dow Chemical Company Preparation of aminonitriles
US5191081A (en) * 1991-12-12 1993-03-02 W. R. Grace & Co.-Conn. 1-cyanomethyl-4-carboxymethyl-3-ketopiperazine, salts thereof and process for their preparation
US6461872B1 (en) * 1999-11-17 2002-10-08 General Electric Company Poly(1,4-ethylene-2-piperazone) composition, method for production of a poly(1,4-ethylene-2-piperazone) composition, TCE-detecting method and sensor

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2700668A (en) * 1952-02-08 1955-01-25 Rohm & Haas Preparation of ketopiperazines
US2649450A (en) * 1952-02-08 1953-08-18 Rohm & Hass Company Preparation of 1,4-dialkyl-2-ketopiperazines
US2633467A (en) * 1952-02-08 1953-03-31 Rohm & Haas N-hydroxyalkyl-2-ketopiperazines
US4167512A (en) * 1977-09-21 1979-09-11 The B. F. Goodrich Company Synthesis of 2-keto-1,4-diazacycloalkanes
US4170650A (en) * 1978-05-22 1979-10-09 The Dow Chemical Company Oxopiperazinium salts, their preparation and their use
DE3119077A1 (de) * 1981-05-14 1982-12-02 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Heterocyclische dihalogenacetmide, verfahren zu ihrer herstellung und herbizide mittel, die acetanilide als herbizide wirkstoffe und diese dihalogenacetamine als antagonistische mittel enthalten
US4530704A (en) * 1983-12-19 1985-07-23 The Dow Chemical Company Selective absorption of SO2 from gases containing the same
US4767860A (en) * 1986-10-14 1988-08-30 The Dow Chemical Company Preparation of N-substituted piperazinones
US4783327A (en) * 1987-08-13 1988-11-08 The Dow Chemical Company Sulfur dioxide removal from gas streams using hydroxyalkyl substituted piperazinones
US4814443A (en) * 1987-08-13 1989-03-21 The Dow Chemical Company Preparation of hydroxyalkylpiperazinones by reacting glyoxal with hydroxyalkyldiamines

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chemie Iherapetigue, 1969, N 3, с.167-173. *
Патент США N 2633467, кл. 260-268, опублик. 1952. *
Патент США N 2649450, кл. 260 - 268, опублик. 1952. *
Патент США N 2700668, кл.260 - 268, опублик. 1955. *
Патент США N 4767860, кл. C 07D241/08, опублик. 1988. *
Патент США N 4814443, кл. C 07D243/08, опублик. 1989. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP0421794A3 (en) 1991-12-11
YU187490A (sh) 1992-09-07
EP0421794A2 (en) 1991-04-10
ZA907987B (en) 1992-06-24
BR9005109A (pt) 1991-09-17
NO904336D0 (no) 1990-10-05
NO904336L (no) 1991-04-08
US4980471A (en) 1990-12-25
JPH03135966A (ja) 1991-06-10
CA2027107A1 (en) 1991-04-07
CN1050870A (zh) 1991-04-24
AU6385390A (en) 1991-05-30
RO106738B1 (ro) 1993-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR960012557B1 (ko) 하이드록시알킬 치환된 피페라지논을 사용하여 가스 스트림으로부터 이산화황을 제거하는 방법
US4816455A (en) Crystalline, anhydrous sigma-form of 2-(4-(2-furoyl)-(2-piperazin)-1-yl)-4-amino-6,7-dimethoxy-quinazoline hydrochloride and a process for its preparation
KR100365568B1 (ko) 과알킬화된아민의제조방법
US4783327A (en) Sulfur dioxide removal from gas streams using hydroxyalkyl substituted piperazinones
JPH04250819A (ja) 1以上の窒素原子を持つ複素環式化合物を用いて流体から硫黄化合物を吸着する方法
EP0778262B1 (en) Process for the purification of (RR-SS)-2-dimethyl-aminomethyl-1-(3-methoxyphenyl)cyclohexanol and its salts
RU2036910C1 (ru) Способ получения 2-пиперазинонов
JP4714219B2 (ja) トリエタノールアミンの製造法
JP2008512407A (ja) トリエタノールアミンの製造方法
Barton et al. Synthesis and properties of a series of sterically hindered guanidine bases
US4183903A (en) Method of removing carbon dioxide from gases utilizing an alkaline absorption solution containing a cyclic urea anti-foaming agent
ATE555095T1 (de) Verfahren zur herstellung von 3-hydroxy-n-alkyl-1-cycloalkyl-6-alkyl-4-oxo-1, -dihydropyridin-2- carbonsäureamid und damit verwandten analoga
ATE92034T1 (de) Verfahren zur herstellung von benzylaminen.
Raguse et al. The N-alkylation of sulfoximines
ATE157971T1 (de) Verfahren zur herstellung von aminotriazin- derivaten
US5484941A (en) Preparation of 3(5)-methylpyrazoles
HU209737B (en) Process for preparation of 4-alkyl-2,6 bis (fluoromethyl)-3,4-dihydro-pyridine- dicarboxylic acid-oxyesters and thioesters
JPH06122661A (ja) N−ビニルホルムアミドの製造法
Chow et al. Generation of aminyl and aminium radicals by photolysis of N-nitrodialkylamines in solution
US6011156A (en) Process for removing primary amines from an amine-containing stream
EP0266878B1 (en) Substituted dioxanones, method for preparing same and use thereof
CN115322116B (zh) 一种腈类化合物的制备工艺
KR20010101543A (ko) 불포화 4차 암모늄염 수용액의 제조방법
EP0231546B1 (en) Process for the preparation of alpha-amino-alpha-methylcarboxylic acid amides and alpha-amino-alpha-cycloalkylcarboxylic acid amides
EP0534774A1 (en) 5,5-Dialkyl hydantoins for promoted acid gas scrubbing processes